Метод и устройство дифференциальной термометрии для диагностики репродуктивной функции самок млекопитающих

Abstract

Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.11.17 – биологические и медицинские приборы и системы. – Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Работа посвящена созданию метода и технических средств термометрии с целью повышения достоверности диагностики репродуктивной сферы самок млекопитающих по температурному показателю. Наиболее распространенный метод, который основывается на определении базальной температуры, используется в сфере репродуктивной физиологии человека, чтобы способствовать или предупредить беременность без применения фармацевтических препаратов. Подобный подход был апробирован для достоверного определения полового статуса у животных, которые выступают в качестве модельного объекта исследований, для дальнейшего усовершенствования методов биомедицины. Несмотря на то, что результаты исследований термометрических методов показали их перспективность в диагностике репродуктивной сферы самок крупного рогатого скота, применение методов термометрии на практике имеет ограниченный, часто иллюстративный, характер. Изменения температуры тела, связанные с половыми циклами, сопоставимы с изменениями, вызванными другими факторами. Существующие алгоритмы обработки результатов измерений, которые минимизируют влияние сторонних факторов, имеют недостаточную с точки зрения диагностирования точность. На основе математического аппарата теории теплопроводности разработаны физико-математические модели распределения внутренних температур в половых путях, на примере половозрелых самок крупного рогатого скота оценены их точность и адекватность. Результаты моделирования позволили определить основные параметры термометрического устройства и основные положения для разработки метода определения фаз полового цикла у самок млекопитающих. По результатам моделирования показано, что в фолликулярную фазу полового цикла повышение теплопроводности в полости влагалища способствует снижению разности температур до 0,08 ºС на фиксированных расстояниях от поверхности тела. Для моделирования изменений разностного показателя использована электрическая аналогия теплопроводности и разработана электрофизическая модель формирования температурного градиента в половых путях. В работе приведены результаты создания портативного устройства, с помощью которого проведена отработка метода диагностики репродуктивной функции на основе дифференциальной термометрии при определении изменений температуры до сотых долей градуса. Приведены результаты исследования метрологических характеристик устройства. Экспериментальные исследования проведены на коровах и телках, выбранных в качестве модельного объекта. Показано, что на разность температур в половых путях влияние суточных ритмов и температуры окружающей среды минимально. Проверена гипотеза о том, что уровень разности температур в 0,08 ºС можно использовать в качестве порогового критерия для диагностики фазы полового цикла. Получены данные вариации порогового критерия по дням цикла. Приведены результаты проверки соответствия диагностического температурного показателя объективному состоянию репродуктивной сферы. Спроектирован автоматизированный образец устройства для дистанционного контроля физиологического состояния и изменений репродуктивной сферы самок млекопитающих по температурным показателям. Проверка метода определения фазы полового цикла по разности температур показала, что эффективность диагностики фолликулярной фазы составила 83,3 %, а общая эффективность диагностики фазы цикла – 97,3 %. Применение порогового критерия разности температур в качестве диагностического параметра овуляции способствовало повышению эффективности оплодотворения коров на 22,0 %.Dissertation for the candidate’s degree of technical sciences by speciality 05.11.17 – Biological and Medical Devices and Systems. – National Technical University "Kharkov Politechnical Institute", Kharkov, 2016. The work is dedicated to developing the methods and means of thermometry in order to increase the likelihood of diagnosing of female mammals reproductive function by temperature indicator. The physico-mathematical models of internal temperature distribution in the genital tract are built. Its accuracy and adequacy are valued on the example cattle females. Modeling results are allowed to determine the conditions for experimental research. Electrical analogy of heat conduction and electric model of the temperature gradient in the female genital tract are used for explanation of temperature difference changes. This paper shows the results of development and metrological attestation of portable device for measuring small changes of temperature with a resolution to hundredths of a degree units. Based on the model and experimental data was showed that the specified level of temperature difference in the vagina of females can be used as a threshold criterion for increasing the likelihood of sexual cycle phase and of ovulation determining. An automated implementation of diagnosis of the cycle phase and ovulation by temperature difference is considered.